理解 Time Machine

这是一篇译文，原文出自网站 iCanHelpYourMac，原标题为 Understanding Apple's Time Machine。

相比于翻译本身，对于我来说熟悉如何使用 Markdown 码字也许更加意义。

本文会帮助大家理解 Time Machine 应用（以下或简称 TM）的工作原理，我们期望它能帮我们实现什么以及它存在的局限性。

首先要区分几个的术语（称呼）。苹果设计了一个叫 Time Capsule（时间胶囊）的硬件。它集成了 AirPort Extreme 基站无线路由器 和 外部硬盘驱动器。而 Time Machine 作为一个系统应用程序运行在 Mac OS X 10.5 及以上版本上，并且实现了自动将文件从内部硬盘驱动器复制到备份位置。

TM 可以将你的文件备份到多种媒介中，如，大多数 USB 或 FireWire 接口的外部硬盘驱动器、Mac 本地的额外内部硬盘驱动器、网络存储（NAS）、其他 Mac 提供的文件共享卷（AFP）以及时间胶囊（Time Capsule）。

使用 TM 需要两个必要条件..

一台运行 OS X 10.5 及以上版本的 Mac。
一个用来存储备份文件的设备。

TM 是如何工作的

Time Machine 工作原理示意图

如上图所示（我把九张幻灯片转成一张 gif 动态图片），解释了文件被创建之后 TM 是如何对它进行备份的。有这样一个场景，我们在 11:30 AM 创建了一个文件，TM 在 12:00 PM 执行了第一次备份。由于该文件一直被编辑，所以 TM 每小时都会对该文件执行一次备份操作，这时有可能在 TM HD 上存有一个文件的多个副本。当 TM HD 的剩余磁盘空间不足时，TM 将会删除该文件的备份中较旧的版本。但即便原始文件已经从你 Mac 的内部磁盘上删除，TM 仍将保留这个被删除文件备份的最后（最近）一个版本。值得注意的是，只有当 TM HD 的剩余磁盘空间不足时，TM 才会删除备份。

一个很重要的事实是：除非某个文件同时存储在两个硬盘驱动器上，否则就不能说它做了备份。如果从内置磁盘上删除了原始文件，那么 TM 将不会再对该文件做备份操作。没错，虽然该文件仍会在 TM HD 中保留，但如果 TM HD 出现什么状况，那么你将会永远无法找回这个已经删除的文件。很显然，你的 TM HD 只是一个用作存储的普通硬盘驱动器，只要是硬盘就有可能出现问题，所以我们在做数据备份时并不能完全依赖 TM。

基于上面所述需要记住的是，TM 将永远不会删除在它的磁盘上创建的任何一个文件的最后（最近）一个副本。在不采取任何限制措施的情况下，或许你的 TM HD 很快就会被挤爆。比如一股脑的把所有文件都塞进 TM 中或者频繁做创建、重命名 以及移动文件的操作。例如…如果你在桌面创建了一个叫 A.doc 的文件，TM 会在 TM HD 上创建一个叫 A.doc 的文件。如果你只是简单的把 A.doc 重命名为 A1.doc，TM 将会永久保留 A.doc 的副本同时新创建一个叫 A1.doc 文件。

对于 Word 文件或是其他文本类文件来说，这种情况显然不存在太大问题，因为文本类型的文件都小到不足以影响备份磁盘空间。相反，如果你使用 Adobe Photshop 编辑一个 300 MB 的 .psd 文件，TM HD 会因为备份每小时的副本而耗费过多的空间。如果你用 Adobe Photoshop 对一个 300 MB 的 .psd 文件编辑了四个小时，那么 TM 将会创建至少超过 1 GB 的副本。一个好的建议是，创建一个叫 “In Progress” 的文件夹存放正在编辑中的文件，再创建一个叫 “Archive” 的文件夹存放已完成不需要再编辑的文件。你可以简单的通过删除 TM 上的 “In Progress” 目录来解决由文件频繁修改导致 TM 创建多个副本耗费大量磁盘空间的问题。这样做会删除 “In Progress” 中的所有文件和这些文件对应的副本，而在下一次 TM 执行小时备份任务时将会重新创建新建文件的副本。

Time Machine 存储文件原理示意图

Machintash HD：Machintash HD 的内容。创建一个原始文件，并在随后的几个小时中编辑该文件。TM 每小时执行一次操作，备份新创建或编辑 / 修改过的文件。
Time Machine HD：以用户用 Finder 浏览文件的视角所看到 TM HD 中的内容。在 Finder 中，用户能看到 TM 对一个文件夹每个小时执行备份的副本。这些文件夹中的每一个看起来都有 Mac's HD 的完整副本。TM 用 “Hard Links”（硬链接）让文件显示在多个文件夹中，而实际上文件的每个版本只对应一个副本。或许在 TM HD 上，1000 个硬链接都指向同一个文件。
TM HD File System：TM HD 存储介质上的实际数据。正如你看到的，即使有很多硬链接出现在 TM HD 的柱或簇上，但实际在 TM HD 文件系统上只有三个文件。

备份设备如何选型

不同的备份设备各有利弊，那么该如何选择呢？下面让我们来做个分析。下面图表展示了各个类型的设备所能支持的不同特性，并且根据每种设备对这些特性支持的程度来评定 Best（最好）、Good（好）、Mmhhh（Mediocre 一般）和 Not So Good（不好）级别，对比出孰优孰劣。

备份设备特性对比

解释上图中的特性：

SPEED（速度）：能否快速备份到该设备。速度快慢由诸多因素决定。该评级严格依据对备份设备吞吐量的测试来进行。
CAPACITY（容量）：设备提供足够的磁盘空间存储备份文件或者有按需扩容的能力。
STABILITY（稳定性）：在 TM 执行备份操作时要求备份设备是可靠的。
EASY SETUP（配置简单）：备份解决方案能轻松配置。
COMPATABILITY（兼容性）：该备份方案是否在多数用户群体中广泛使用。
PORTABILITY（可移植性）：一些解决方案整合了网络（如 Time Capsule），导致很难把网络从方案中剥离出来。

贴士：旅行时不要用 TM 去做备份。如果你必须要携带备份设备，请单独放置。为什么？如果装着你的笔记本和备份硬盘的包被盗，那么你的数据就都没了。不要将鸡蛋放进同一个篮子中。这个特性也同样适用于下面这条特征。

MEDIA REDUNDANCY（介质冗余）：TM HD 介质可以方便的切换。做数据的在线备份和离线备份对于很多企业来说非常重要。这能保证如果一个副本被偷或者被毁，可以从另一个副本中恢复丢失的数据。为了实现介质冗余，可以简单的使用两块同名的磁盘驱动器。当一个驱动器被删除时，可以从另一个找回当前 TM 最后一次执行备份的数据。
WIRELESS（无线）：备份设备能否无线接入。
WIRED（连线）：备份设备是否需要物理连线。不管你有什么备份设备，最快速的备份方法是通过物理线缆连接到你的备份设备。
AVAILABILITY（可用性）：设备容易获得，并且可以在大多数系统中使用。例如，内部磁盘虽然使用起来很方便，但具备扩展第二块内部磁盘能力的 Mac 却并不多。
MULTIPLE SYSTEMS（多系统）：备份解决方案支持多系统 / 计算机。这对于一些企业而言非常重要，因为他们常常需要把 5 到 10 台计算机上的数据备份到同一个备份卷。这样节省了总体费用，不必为办公室的每台计算机配置备份磁盘。
ENCRYPTION（加密）：备份解决方案是否支持加密备份？这不是一个好的解决方案... 但对于某些场景来说很重要。请记住，对 TM 备份操作进行加密将拖慢备份进度。当然，如果加密秘钥（.sparseimage）丢失或遗忘，你的数据会跟硬盘驱动器损坏一样不再可用。这么干，你需要承担风险，所以并不推荐。

备份解决方案的类型

外部硬盘驱动器（USB 或 FireWire）

优点：
A. 非常快
B. 非常强的可扩展能力
C. 非常高的可靠性
D. 配制简单（目前在配置方面最简单的方案）
E. 最强的兼容性
F. 可轻松移除下线并做数据保护
G. 可轻松在多个备份设备间做切换
H. 廉价

优点 G 中提到的在多个备份设备间切换意思是，对某一个备份设备执行过备份操作之后可以移除，并附加到另一个需要做备份的设备执行备份操作。

缺点：
A. 仅供一台主机使用除非做物理移除
B. 连接主机需要额外的物理线缆

内部硬盘驱动器

优点：
A. 极快
B. 非常强的可扩展能力
C. 非常稳定
D. 配制简单（仅次于外部硬盘驱动器）
E. 廉价
缺点：
A. 很少的机型支持内部硬盘驱动器（目前只有 Mac Pros 和 Xservers 支持）
B. 只能供一台主机使用（除非被用作 AFP 主机）
C. 不能方便的离线做数据保护

网络存储（NAS）

优点：
A. 支持多主机备份
B. 可无线访问（没有附加线缆）
C. 方便移除并作离线数据保护

优点 C 中说的 “可无线访问” 中的线并不是网线，而是指传输数据用的物理线缆。当然，不管是无线（网线）还是有线（网线），只要到 NAS 的网络可达，就可以用作备份。

缺点：
A. 速度限制（依赖于网络带宽 / 连接以及设备规格）
B. 多数 NAS 设备不支持 HFS+ 文件系统（Mac OS 扩展日志式）
C. 多数设备使用 SMB 协议但由 TM 创建的 Spares Bundles 会受到 SMB 协议对文件大小的限制的影响

其他 Mac 提供的苹果文件共享（AFP）卷共享
请参见下面 Time Machine 的网络备份部分，查看详细信息。

优点：
A. 支持多主机备份
B. 可无线访问（没有附加线缆）
C. 允许加密 TM 的备份（很好的特性，但并不推荐使用。）
D. 通过 Internet 访问进行一部分配置（主要通过 MobileME，但也不是必须。这句翻译不出人话，可能是自己并没有用过 AFP 方式并且不了解什么是 MobileME。）
E. 廉价（只要你有另一台 Mac 就可以充当 AFP 卷共享主机）
缺点：
A. 不方便移除做离线数据保护
B. 速度限制（依赖于网络带宽 / 连接）
C. 要求至少两个 Mac 并需要进行配置（主机和客户端）
D. TM 执行备份操作时主机 Mac 必须保持开机状态

苹果 “时间胶囊”
请参见下面 Time Machine 的网络备份部分，查看详细信息。

优点：
A. 能为多台主机提供服务
B. 可无线访问（没有附加线缆）
C. 一个硬件具有 路由器 和 备份磁盘 两部分功能
D. 通过 Internet 访问进行一部分配置（只需要配置网络接入，而无需配置备份功能。网络配置需要使用 AirPort 实用工具，而备份功能则在 TM 中配置。）
E. MobileMe 整合（后续再了解 MobileMe 是什么？）
缺点：
A. 不方便移除做离线数据保护
B. 速度限制（依赖于网络连接 & 设备类型）
C. 一个硬件具有 路由器 和 备份磁盘 两部分功能（硬盘挂了一切都没了—— all in one 的设计既是优点也是缺点）
D. 扩展能力受限（可用容量只有 2 TB 甚至更小）
E. 昂贵（按单位 GB 计算）

Time Machine 的网络备份

下面的图表是几种 TM 常见的网络备份场景，展示了如何基于办公或者家庭网络对你的主机进行备份。通过网络备份有很多优势，即便如此，对于你来说网络备份也许并不是最好的解决方案。看一下网络备份是否符合你的情况。不管你最终会选择时间胶囊、其他 Mac 共享出来的 AFP 卷还是网络存储 NAS 中的哪一种备份方案，我都强烈建议你通过有线网络连接进行第一次备份。尽管随着无线网络的发展，它已经变得越来越快，但依然没有达到以太网络的速度。

为了备份到任何卷，TM 需要将该卷挂载到本地。当你选择了一个网络卷作为 TM 备份的目标磁盘，TM 将在这个网络卷上创建一个扩展名为 .sparsebundle 文件。TM 会将新创建的 Sparse Bundle 镜像挂载到你主机的本地文件系统中。这样就赋予 TM 执行备份操作所需要的完全写入权限。这样做是为了突破多数网络存储（NAS）产品上的一些限制。还有很多 NAS 产品使用 FAT32 文件系统提供 SMB 服务。这导致了诸如文件名长度、字符支持、文件大小限制等问题。这正是引进 Sparse Bundle 的原因。“你的主机名.sparsebundle” 实际上是一个包含成千上万个文件的文件夹，这些文件大小都是 8.4 MB 甚至更小。Sparse Bundle 是磁盘镜像的一种形式。在互联网上分发的 Mac 软件正在广泛的使用相同的技术。

Time Machine 网络方案 1

上述方案是基于网络的备份方案中速度最快的一种。在这个方案中，我的 MacBook Pro 做为客户端，一个 Mac mini Core Duo 做主机端。Mac mini 外挂 FireWire 接口硬盘作为 TM 备份的目标磁盘。在这个测试中，TM 的最大吞吐量可以达到每秒 26.08 MB。网络则维持在每秒 14 到 15 MB 的速度。

Time Machine 网络方案 2

Time Machine 网络方案 3

Time Machine 时间胶囊方案 1

Time Machine 时间胶囊方案 2

Time Machine 时间胶囊方案 2-1

END